收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

网络信息模式下分布式协调模型预测控制研究

张浪文  
【摘要】:模型预测控制通常设计一个集中控制中心,由传感器测量系统的状态,控制器基于测量结果优化全局控制输入,再将其送到执行器端对对象产生作用。随着现代科技和通信技术的不断提高,模型预测控制研究面临的对象越来越复杂,一方面,由于需要实时在线优化全局控制输入,在处理快采样周期的复杂系统时存在优化不及时的问题;另一方面,传统的集中式预测控制的信号依赖于单一的控制器,若集中式控制器与系统连接发生故障或失效,整个控制系统就会失效,其控制结构的鲁棒性和灵活性都较差。上述问题极大地限制了模型预测控制向更广泛的领域拓展,复杂系统的控制逐渐从集中式转向网络化分布式协调方式,分布式协调模型预测控制已成为复杂系统控制的有效方法和手段。与集中式模型预测控制相比,分布式模型预测控制的安全性、可靠性和灵活性都得到很大提高,当系统一部分传感器或执行机构出现故障或部分单元被关闭时,整个系统仍可保持一定的性能运行,具有较高的故障容错能力。研究分布式控制可以为模型预测控制算法向更广泛的领域发展奠定关键理论基础。近年来,学者们针对某些特定的对象提出了分布式模型预测控制算法,相关的基础理论研究取得了一定的进展。随着经济和科技的不断发展,当前分布式模型预测控制仍有待进一步研究,如在如何降低控制器设计的保守性、如何保证其适用于更广泛的复杂过程、如何在减少实时计算量的同时减少性能损失等诸多方面亟待探索。本文主要研究了分布式模型预测控制面临的执行器饱和、不确定时滞系统及信息协调机制等问题,提出了网络信息模式下分布式协调模型预测控制设计方法。具体研究内容包括:1)针对执行器饱和受限的多胞型线性参数时变(linear parameter-varying,LPV)系统,提出了分布式协调模型预测控制算法。将执行器饱和受限的全局系统分成多个子系统描述,针对较小规模的子系统分别设计独立的分布式模型预测控制器,给出了多胞不确定系统的不变集条件,通过求解一组线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities,LMIs)得到各子系统的控制器,引入迭代算法实现各个子控制器的协调,通过仿真算例对所提出的分布式控制算法进行验证。2)考虑了带多重状态时滞和输入时滞的不确定控制系统,提出了分布式模型预测控制设计方法。对于多重状态时滞系统的模型预测控制问题,通过对不同子系统设计独立的控制器以减少在线计算量,通过求解一组LMIs优化问题得到各子系统的状态反馈控制律及闭环系统鲁棒控制性能指标的上界,给出了系统的稳定性分析及鲁棒分布式模型预测控制器的设计方法。进而,考虑同时含状态和输入时滞系统的控制问题,将相关结果扩展到同时具有多重状态时滞和输入时滞情形,引入多步状态反馈控制律降低分布式模型预测控制设计的保守性。数值仿真验证了相关算法的有效性。3)考虑分布式模型预测控制器设计过程中的量化信息协调及丢包问题,提出了基于丢包补偿的分布式模型预测控制设计方法。在分布式控制器的协调过程中,考虑各个子系统的反馈控制律量化传输的情形,将丢包情形建模为伯努利过程,分析了丢包情况下的分布式模型预测控制性能损失。引入丢包补偿策略,提高了量化信息协调及丢包情形下的分布式模型预测控制性能。仿真算例对提出的分布式预测控制算法进行了验证。4)分别针对标称描述系统和线性参数时变系统,设计了基于次序更新协调的分布式模型预测控制算法。与传统模型预测控制需要更新所有子系统的输入不同,次序更新分布式模型预测控制在各采样时刻仅更新若干子系统的输入,非当前更新的子系统输入采用最近优化的结果代替,经过若干采样周期后可完成所有子系统的输入更新,其控制器设计时间得到减少。相关结果在TBM主驱动系统上进行了仿真测试。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李嗣福;;模型预测控制及其应用[J];机械与电子;1990年01期
2 张恩平,付庆华;模型预测控制在温度调节中的应用[J];微计算机信息;2004年07期
3 武俊峰,王振英;模型预测控制的新发展[J];自动化技术与应用;2004年12期
4 董海;马鸿峰;赵莹;王吉勇;单麟亭;;模型预测控制在供应链库存管理中的应用[J];沈阳大学学报;2007年02期
5 崔吉业;田学民;;模型预测控制性能评价的一种改进方法[J];鞍山科技大学学报;2007年04期
6 焦巍;刘光斌;;非线性模型预测控制的智能算法综述[J];系统仿真学报;2008年24期
7 李正强;张怡哲;邓建华;陈琪;;基于模型预测控制的非线性飞行控制系统研究[J];飞行力学;2009年01期
8 张聚;刘江;王槊华;;汽车悬挂系统显式模型预测控制[J];信息与控制;2009年06期
9 马艳;卜丽;孙长江;;基于模型预测控制的乳化物干燥控制系统[J];制造业自动化;2011年15期
10 刘向杰;孔小兵;;电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展[J];中国电机工程学报;2013年05期
11 席裕庚;李德伟;林姝;;模型预测控制——现状与挑战[J];自动化学报;2013年03期
12 彭勇刚;韦巍;王均;;时滞约束系统的神经动态优化模型预测控制[J];仪器仪表学报;2013年05期
13 陈国定;饶宁;;混凝投药系统的双层结构模型预测控制策略[J];浙江工业大学学报;2013年04期
14 汤自安;多模型预测控制方法研究[J];兰州铁道学院学报;1999年01期
15 徐利新,欧阳咸泰,胡中功,文小玲;模型预测控制在工业控制领域中的发展与应用[J];武汉化工学院学报;2001年01期
16 赵均,李田鹏,钱积新;模型预测控制工程软件关键技术及其工业应用[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
17 李志军;刘吉臻;谭文;;饱和约束系统的鲁棒模型预测控制[J];控制与决策;2006年06期
18 王锋;张启平;郭锦标;孟祥德;;可实现多种控制目标的模型预测控制新算法[J];计算机与应用化学;2008年06期
19 王磊;文成林;;基于协作的分布式估计算法及在模型预测控制中的应用[J];清华大学学报(自然科学版);2008年S2期
20 张聚;王槊华;王万良;;显式模型预测控制及其在电梯机械系统振动控制中的应用[J];信息与控制;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周帝;赵可君;;模型预测控制中的硬约束松化研究[A];全国冶金自动化信息网2014年会论文集[C];2014年
2 杨马英;;模型预测控制的性能监视与评价——综述[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
3 武俊峰;王振英;;基于状态观测器的约束鲁棒模型预测控制[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
4 周明;周坚刚;余达太;;钢铁企业模型预测控制技术综述[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
5 张聚;张海华;;时延网络控制系统的显式模型预测控制[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
6 付庆华;曹玉强;;基于模型预测控制的快速温度调节器[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
7 李柠;李少远;席裕庚;;pH中和过程的多模型预测控制[A];第二十届中国控制会议论文集(上)[C];2001年
8 周洪亮;刘志远;;基于模型预测控制的车辆横摆稳定控制器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 罗秋滨;韩志刚;朱宏;;非线性系统的无模型预测控制方法[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
10 袁景淇;任海涛;王明珠;任乐民;;基于模型的重组酵母碳源流加速率控制[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孔小兵;非线性模型预测控制及其在发电过程控制中的应用[D];华北电力大学;2014年
2 张浪文;网络信息模式下分布式协调模型预测控制研究[D];上海交通大学;2015年
3 岳俊红;复杂工业过程多模型预测控制策略及其应用研究[D];华北电力大学(北京);2008年
4 冯少辉;模型预测控制工程软件关键技术及应用研究[D];浙江大学;2003年
5 苏成利;非线性模型预测控制的若干问题研究[D];浙江大学;2006年
6 孙峻;非线性模型预测控制理论及应用研究[D];西北工业大学;2002年
7 李志军;约束模型预测控制的稳定性与鲁棒性研究[D];华北电力大学(北京);2005年
8 田翔;模型预测控制并行计算系统研究[D];浙江大学;2007年
9 王浩坤;无偏模型预测控制的若干理论和方法研究[D];浙江大学;2015年
10 包哲静;支持向量机在智能建模和模型预测控制中的应用[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李德燚;基于空间矢量模型预测控制的有源电力滤波器研究[D];华南理工大学;2015年
2 王甜;模型预测控制方法在预防Ⅱ型飞行员诱发振荡上的应用研究[D];天津理工大学;2015年
3 温彦浩;模型预测控制系统的性能评价研究[D];天津理工大学;2015年
4 陈辉;双馈风力发电机模型预测控制方法[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 王梦月;模型预测控制在核电站反应堆功率控制系统中的应用研究[D];华北电力大学;2015年
6 周樨;基于模型预测控制的主动配电网电压优化控制方法[D];华北电力大学;2015年
7 徐倩茹;模型预测控制与自抗扰控制的对比及应用[D];华北电力大学;2015年
8 王晓莹;有源电力滤波器模型预测控制策略研究[D];中国矿业大学;2015年
9 程鑫滟;三自由度直升机系统的显式模型预测控制实验研究[D];浙江工业大学;2015年
10 徐硕;基于模型预测控制的船用锅炉控制算法研究[D];大连海事大学;2016年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 孙长生;国内热工自动调节优化系统应用的主要厂家评析[N];中国电力报;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978